W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie wykorzystaniem CFD do projektowania konstrukcji podatnych na działanie wiatru. Wynika to z faktu, że postęp w zakresie mocy obliczeniowej komputerów sprawił, że rozwiązanie skomplikowanych problemów z przepływem stało się stosunkowo niedrogie. Rozmiar domeny obliczeniowej (rozmiar tunelu aerodynamicznego) jest ważnym aspektem symulacji wiatru, który ma znaczący wpływ na dokładność, a także na koszt symulacji CFD.
Podstawowe równania przepływu są zdyskretyzowane i rozwiązywane w obszarze wolumetrycznym poza modelem budynku, który jest określany jako domena obliczeniowa (zdjęcie 1). Granice typowego prostopadłościanu mają łącznie sześć granic. Te granice, z wyjątkiem dna domeny, nie są w zasadzie fizyczne; dlatego ich wpływ na powierzchnię przepływu jest źródłem błędów symulacji (zwanych dalej błędami domeny). Ważne jest, aby niefizyczne granice ustawić wystarczająco daleko od konstrukcji i zminimalizować ich duży wpływ na wyniki. Koszt obliczeń modelu może wzrosnąć, jeśli granice zostaną ustawione zbyt daleko. Rozmiar domeny obliczeń należy zoptymalizować, mając na uwadze zarówno koszt obliczeń, jak i dokładność rozwiązania [1].
Zgodnie z zaleceniami dotyczącymi najlepszych praktyk obliczeniowej inżynierii wiatrowej (CWE) [2] [3] dla dokładności rozwiązania znaczenie ma domena obliczeniowa o odpowiednim rozmiarze. Zalecenia te łączą błędy domenowe z podobnymi problemami występującymi w badaniach w tunelu aerodynamicznym, takimi jak efekty blokowania w domenach o ograniczonym przekroju poprzecznym oraz sztuczne przyspieszanie przepływu lokalnego w domenach o zbyt małej odległości między granicami domen a modelem budynku. Dlatego do dokładnego określenia wymagań dotyczących wielkości stosuje się minimalną odległość między granicami obszaru a modelem budynku oraz maksymalne współczynniki blokowania lub kombinację obu tych wartości [3.
Oto przykład kształtu walca Eurokodu [4], w którym brane są pod uwagę dwa różne wymiary domeny. The first case (Image 2) is the default setting of RWIND, which is a less accurate but faster calculation, and the second is the recommended wind tunnel size (Image 3) which is more accurate but also has a more computational cost. Na przykład, standardowy rozmiar tunelu aerodynamicznego wymaga "23 minut" do zakończenia symulacji CFD, podczas gdy zalecany rozmiar tunelu aerodynamicznego wymaga "42 minut" do zakończenia symulacji ""(~80% wzrost kosztów obliczeń)"". Należy również pamiętać, że symulacja została przeprowadzona przez CPU: Procesor Intel(R) Xeon(R) Gold 6248R @ 3,00 GHz i 128 GB RAM dla 1000 iterations.
The wind pressure coefficient (Cp) diagram (Image 4) shows that the size of the computational domain can play an important role in the level of accuracy of the results, especially for the positive pressure area. The schematic recommended wind tunnel size in aerodynamics is shown in Image 6 [5]. The critical point is to pay attention to the values of the pressure field near the velocity inlet; they should be optimally close to zero (Image 5).
